Аппарат для нейтрализации азотной кислоты аммиаком

 

I. АППАРАТ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ АММИАКОМ , содержащий емкость, размешенные в ней реакционную трубу с вьшош1енными в нижней ее части циркуляционньтми окнами , соединенные с патрубками подвода барботер кислоты и барботер аммиака выполненный в виде нескольких равномерно расположенных по поперечному сечению реакционной камеры секций, размешенное в верхней части сепарационное устройство и патрубки вывода готового продукта и пара, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения . потерь, увеличения эффективности и интен;сивности процесса и наденшости аппарата, секции барботера вьтолнены в виде полых цилиндров с расположенными на их торцах полыми усеченными конусами, соединеш ыми между собой трубками, при этом верхний конус перфорирован, его меньшее основание снабжено сплошной i крышкой, меньшее основание нижнето ко (Л нуса соединено с патрубком подвода аммиака , а барботер кислоты расположен под секциями барботера aMh raaxa,i 2. Аппарат по п. I, о т л и ч а ю ш и и с я тем, ЧТО- суммарная перфорированная поверхность секций занимает 70-8О% сечения реакционной трубы.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(ц) В 01 Х 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (53) 66,023(088.8)

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 330396)./23-26 (22) 20,03.8 1 (46) 23.03.83. Бюл. М 4.1 (72) М. Е. Иванов, М. И, Рустембеков, Ю. С. Тен, Ю. Д. Барбашов, B. И. Зверев, Д. Я. Липский, B. И. Крюков, Л. С. Лаврова, Б. А. Плотников, B. B. Леженин и М. М. Поляков (56) 1. Патент ФРГ N. 971418, кл, 12 к 1/18, 1959.

2. Патент США % 3870782, кл. 423-296, 1975.

3, Олевский В. M. Технология аммиачной селитры. М., 1978. (54) (57) 1, АППАРАТ ДЛЯ НЕАТРА

ЛИЗАЦИИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ АММИАКОМ, содержаший емкость, размещенные в ней реакционную трубу с вйполненными в нижней ее части циркулационными окнами, соединенные с патрубками подвода.

„„SU„„1005886 А барботер кислоты и барботер аммиака, выполненный в виде нескольких равномерно расположенных по поперечному сечению реакционной камеры секпий, размещенное в верхней части сепарационное устройство и патрубки вывода готового продукта и пара, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с пелью уменьшении . потерь, увеличения эффективности и интен, сивности процесса и надежности аппарате, I секции барботера выполнены в виде полых цилиндров с расположенными на их торцах полыми усеченными конусами, соединенцыми между собой трубками, при этом верхний конус перфорирован, его меньшее основание снабжено сплошной а: крышкой, меньшее основание нижнего конуса соединено с патрубком подводе аммиака, а барботер кислоты расположен под секциями бафботера аммиака.

2. Аппарат по п. 1, о т л п ч а ю—

m и и с я тем, что- суммарная перфорированная поверхность секций занимает 70-80% сечения реакционной трубы.

1005886

Изобретение относится к технологии получения аммиачной селитры в частности к аппаратурному оформлению стадии нейтрализации.

Известен аппарат для нейтрализации, 3 реакционная часть которого представляет собой вертикальный цилиндр, размещенный соосно г цилиндрической емкости и имеющий подводы реагентов в нижнюю часть.

Вывод продуктов реакции производят через насадки различных типов, установленные на верхнем конце реакционной, камеры для создания дополнительного гидравлического сопротивления, повышения давления в нижней части камеры и, следо-. вательно температуры кипения жидкости.

Эго предложено для исключения кипения и образования пузырьхов водяного пара в зоне реакции и испарения в них кислот $ L).

Недостатком конструкции является то, что имеет место реакция между парами кислоты и аммиаком в газовой фазе. B зоне реакции при температурах жидкости ниже, чем температура кипения, выделение паров начинается сразу с момента появления границы раздела газ-жидкость, т. е. с момента выхода пузырька аммиака иэ отверстия в барботер.

Кроме того, увеличение сопротивления вызывает уменьшение кратности цир- 30 куляции, т. е. расхода циркулирующей жидкости и, как следствие, повышение концентрации и упругости паров кислоты, которое приводит к увеличению аэрозольного уноса. 35

Известен также аппарат, в котором реакционная камера представляет собой два соосных цилиндра. Основная часть кислоты поступает в зазор между цилиндрами и разбавляется циркулирующим раствором 4 аммиачной селитры. Аммиачный барботер представляет собой перфорированный лист, расположенный под реакционной камерой. Через кольцевую щель между ними в камеру поступает закисленный раствор и вступает в реакцию f2), Однако известный аппарат применим в агрегатах большой производительности, так как в этом случае диаметры реакционной камеры и распределители аммиака должны быть больше 1 м, что делает невозможным равномерное и пропорциональное смешение реагентов по сечению и неизбежно приводит к образованию байпасов" и повышению уноса аммиака.

При случайных резких колебаниях нагрузки и соответственно количества выде лившихся водяных паров также резко изменяется скорость . газоищдкостной камеры, что может привести к гидроударам камеры, обрыву барботеров и т. и.

Известен способ производства аммиачной селитры, при котором горячая азотная кислота концентрации 58-60% нейтрализуется в так называемых аппаратах

ИТН (использование тепла нейтрализации) .

При этом часть воды испаряется за счет выделившегося тепла реакции и образуется 90-93%-ный раствор аммиачной селитры с температурой 150 160 С. В соковых парах содержатся примеси селитры, наличие хоторых в значительной степени обусловлено частичным испарением азотной кислоты и реакцией ее с аммиаком в газовой фазе, что приводит к обра-, зованию трудноуловимого аэрозоля селитры . Лля уменьшения потерь применяют разбавление кислоты, последующей в реакционную зону, циркулирующим раствором аммиачной селитры с целью понижения упругости ее паров, причем циркуляция может быть как естественной так и возникающей под действием разности плотностей светлой жидкости и парожидкостной смеси, так и принудительной.

Кроме того, в соковых парах могут содержатся примеси непрореагировавшего аммиака, возникающие за счет "байпасов, т. е. повышенных (по сравнению со стехиометрическим соотношением) концентрацией аммиака по длине аппарата.

Эти "байпасы вызваны недостаточно равномерным распределением подводимого аммиака по сечению аппарата.

Наиболее близхим к изобретению по сути и достигаемому эффекту является используемый для осуществления этого способа аппарат-нейтрализации, реакционная часть которого представляет собой цилицдрическую емкость, внутри которой расположена реакционная камера в виде трубы (цилиндра), имеющая подводы реагентов в нижнюю часть. Барботеры кисло.. ты и аммиака имеют торообраэную форму, принем аммиачный барботер расположен ниже кислотного. Вывод продуктов реакции: производится сверху цилиндра, в зазор между краем и крышкой камеры.

Последняя может быть снабжена завихрителем t. 33.

Недостатком этого аппарата является неудачное взаиморасположение барботеров, приводящее к тому, что струя кислоты, вытекающая из отверстия барботера, может попеременно попадать либо в жидкость (защелаченный раствором амселитры), либо в аммиачный пузырек, В послед3 1005 нем случае кислота, не успев разбавиться, будет испаряться, образуя в газовой фазе селитру в виде аэрозоля. Кроме того, конструкция барботеров не обеспечивает равномерного распределения реагентов, так как перфорированная часть барботеров занимает примерно 45% сечения реакционной камеры, что приводит к локальным неравномерностям концентраций по длине и сечению камеры и, в конечном оче- 10 те, повышенным потерям аммиака.

Белью изобретения является уменьше-. ние потерь, увеличение эффективности и интенсивности процесса и надежности апнарата. 1$

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для нейтрализации азотной кислоты аммиаком, содержащем емкость, размещенные в нем реакционную трубу с выполненными в нижней ее части цир- 20 куляционными окнами, соединенные с патрубками подвода барботер ., кислоты и барботер аммиака выполненный в виде нескольких равномерно расположенных по поперечному сечению реакционной камеры 25 секций, размещенное в верхней части сепарационное устройство и патрубки вывода готового продукта и пара, секции барботера аммиака выполнены s виде полых цилиндров, с расположенными на их торцах полыми Зй усеченными конусами, соединенными между собой трубками, при этом верхний конус.перфорирован, его меньшее основание снабжено сплошной крышкой, меньшее, основание нижнего конуса соединенного

35 с патрубком подвода аммиака а барботер кислоты расположен над секциями барботера аммиака.

При этом суммарная перфорированнья поверхность секций занимает 70-80% сечения реакционной камеры.

На фиг. 1 изображена общая схема аппарата; на фиг. 2 — нижняя часть аппарата; на фиг. 3 — то же, вид сверху.

В емкость 1 погружены реакционная

43 труба 2 с расположенными в ее нижней части барботерами аммиака 3 и кислоты

4. Аммиачный барботер состоит из секций 5, имеющих трубки 6. Камера имеет окна 7 для прохода циркулирующего раствора вовнутрь и крышку 8. Штуцер 9 служит для вывода раствора. Очистная часть

10 предназначена для очистки соковых паров, штупера 11 и.12 служат для вво да кислоты и аммиака.

Аппарат работает следующим образом.

Кислота поступает через штуцер 11 в барботер 4 кислоты, распределяется в набегающем восходящем потоке пирку886 ф лирующего раствора селитры, который входит через окна 7. Закисленный раствор попадает в зону реакции через зазоры между секциями аммиачного -барботера и сквозные трубки 6, суммарная площадь которых составляет 20-30%, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления на входе жидкости в реакпионную камеру в несколько раз. Это способствует демпфированию жидкости и предотвращению гидроударов. Увеличение сопротивления на входе в камеру может быть скомпенсировано увеличением зазора . (уменьшением сопротивления) на выходе из реакционной камеры для того, чтобы сохранить неизменным общее сопротивление циркуляционного контура и не снижать кратность циркуляции.

Аммиак в аппарат подают через штуцер 12 и барботер 3 в секции 5 барборотера, занимающие 70-80% сечения камеры. Сквозные трубки 6 препятствуют созданию сплошного аммиака на выходе из,секций, что могло бы способствовать возникновению байпасов аммиака и его повышенному износу.

Газожидкостная смесь выводится из реакционной камеры через зазор между крышкой 8 и краем цилиндра. Соковый пар, пройдя очистную часть 10, удаляется из аппарата, а раствор селитры поступает в зазор между наружной стенкой емкости 1 и реакционной камерой 2, опус» кается вниз, образуя циркуляционный кон»* тур. Часть раствора выводят из аппарата через штуцер 3 на дальнейшую переработку.

Подача аммиака через секпии барботера, занимающие 75% сечения камеры, прецятствует созданию сплошного факела аммиака на выходе из секпий, что могло бы способствовать возникновению байпасов аммиака и его повышенному уносу.

Применение предлагаемой конструкции с секциями барботера, занимающими 75% сечения камеры, устраняет аэрозольный укос селитры, образующийся за счет реакции в газовой фазе. Остается только унос, который не может превышать равновесного значения, равного 2 г/л или 52,5 кг/ч

Ва производительность агрегата, Таким образом, потери селитры можно будет сократить минимум s 2 раза.

B настоящее время укос селитры после промыщой части аппаратов ИТН крупных агрегатов составляет примерно

4 гlл конденсата СП или 105 кг/ч на полную производительность агрегата.

5 i005886 6

Предлагаемая конструкция распределителя аммиака создана с целью уменьшения потерь реагентов и аммиачной селитры в виде трудноуловимого аэрозоля.

Данная конструкция обеспечивает принудительное равномерное распределение аммиака по всему сечению реакционной зоны, что предотвращает байпасы и унос аммиака. Благодаря такому решению взаимодействие реагентов происходит в нижней части реакционной камеры, вследствие чего время контакта реагентов увеличивается, что приводит к уменьшению количеств непрореагировавших аммиака и азотной кислоты.

В данной конструкции достигается . наиболее полный эффект перемешивания за счет турбулизации потоков. Дополни- тельная турбулизация осуществляется струями раствора, проходящими через сквозные отверстия, расположенные в распределительных секциях барботера аммиака. Благодаря турбулизации достигается наиболее полное взаимное проникновение реагентов и увеличивается поверхность фазового контакта, что приводит к снижению непрореагировавших аммиака и азотной кислоты.

При расположении барботера кислоты под аммиачным распределителем аммиак. реагирует с кислотой, предварительно разбавленной циркулирующим раствором аммиачной селитры, в результате чего происходит снижение упругости паров кислоты над раствором, т. е. снижается процент реакции в газовой фазе с образованием трудноуловимого аэрозоля аммиачной селитры.

1005886

L008886

ФигЗ

ВНИИПИ Закаэ 1977/L L Тираж 535 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4